5. Моделирование на эвм желаемой системы.
Ввиду некоторой неточности существующих методов синтеза желаемой ЛАХ необходимо с помощью моделирования на ЭВМ определить, в какой степени в системе, имеющей полученную желаемую ЛАХ, выдерживаются указанные в задании требования к точности и динамическим свойствам. Это имеет смысл еще и потому, что свойства скорректированной системы всегда будут несколько отличаться от свойств желаемой системы. Если впоследствии выяснится, что свойства скорректированной системы отличаются от требуемых, то важно знать, вызвано это недостатками коррекции или ошибками еще на этапе синтеза желаемой ЛАХ.
Подготовка к моделированию заключается в составлении структурной схемы следящей системы по желаемой ЛАХ системы. Удобно, например, представить передаточную функцию разомкнутой системы как произведение передач вида
Здесь
–
добротность по скорости,
=
ω-1(i = 1,..,4).
В результате моделирования необходимо определить:
а) переходную характеристику системы и по ней – значения перерегулирования и времени регулирования;
б) амплитудную частотную характеристику или ЛАХ замкнутой системы и по ней – показатель колебательности (сравнить с заданным значением);
в) частотную характеристику замкнутой системы по ошибке; используя ее, необходимо рассчитать максимальное значение ошибки при отработке гармонического входного воздействия, имеющего указанные в задании числовые характеристики.
Рис. 3 ПХ замкнутой системы.
По
ПХ определим значение перерегулирования
σ и время регулирования
:
;
Рис. 4 Частотная характеристика замкнутой системы по ошибке.
По ЧХ ЗС по ошибке определим максимальное значение ошибки:
;
-
Синтез корректирующего устройства.
6.1 Определение способа коррекции и структуры скорректированной системы.
Как известно, могут применяться последовательные и параллельные (в виде прямой и обратной связей) корректирующие устройства, а также их различные сочетания. Следует проанализировать достоинства и недостатки каждого способа коррекции и по согласованию с преподавателем выбрать наиболее подходящий. Остановимся подробно в основном на синтезе параллельной коррекции, осуществляемой введением местной обратной связи. Как правило, в курсовой работе используется именно этот способ коррекции; исключение составляют редкие случаи неудачного сочетания параметров исходной системы и требований к желаемой системе.
Прежде всего, необходимо точно определить место включения корректирующего устройства. Для этого следует изучить возможность измерения переменной, по которой вводится обратная связь, а также определить место приложения сигнала обратной связи в прямом канале системы. Как правило, применяют обратную связь по угловой скорости вала двигателя, измеряемой с помощью тахогенератора. Коррекцию выполняют на постоянном токе, поэтому сигнал обратной связи следует подавать на предварительный усилитель, работающий на постоянном токе. Это может быть как уже имеющийся в схеме, так и специально введенный (для выполнения функций суммирования и усиления) операционный усилитель; обычно это второй из предварительных усилителей. В соответствии с изложенным обратная связь, осуществляющая параллельную коррекцию, состоит из тахогенератора и собственно корректирующего звена (часто бывает необходимо использовать еще и делитель напряжения), а охватываемая обратной связью часть системы включает в себя предварительный усилитель, усилитель мощности и исполнительный двигатель.
Для удобства дальнейшего изложения введем следующие обозначения. Передаточные функции и частотные характеристики охваченной части системы будем снабжать индексом «о», неохваченной части – индексом «но», обратной связи – «ОС», тахогенератора – «ТГ», собственно корректирующего звена – «КЗ». Для передаточных функций и частотных характеристик желаемой, нескорректированной и скорректированной систем (в разомкнутом состоянии) будем использовать соответственно индексы «ж», «нс» и «ск».